DE102008037166A1

DE102008037166A1 - Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen

Info

Publication number: DE102008037166A1
Application number: DE102008037166A
Authority: DE
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-11
Also published as: AU2009279227A1; EP2324133A1; RU2011108576A; ES2385780T3; RU2468092C2; BRPI0918898B1; BRPI0918898A2; EP2324133B1; AU2009279227B2; US20110179909A1; WO2010015242A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen. Erfindungsgemäß sind über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und stromaufwärts dieser Röhrchenspüler sind jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen.
Beim RH (Ruhrstahl-Heraeus)-Verfahren wird der flüssige Stahl aus einer Gießpfanne in einem Steigrohr mit Hilfe eines Fördergases, insbesondere Argon, das über dem Stahlbadspiegel in das Steigrohr eingeführt wird, durch dessen Volumenvergrößerung im Steigrohr und ferner durch den Druckunterschied zwischen dem äußeren Luftdruck und dem Unterdruck im Evakuierungsgefäß in dieses befördert. Die Argonblasen stellen Keime für die CO-Bildung dar, fördern die Desoxydation und die Abscheidung nichtmetallischer Partikel. Der in das Evakuierungsgefäß eingesaugte Stahl wird zersprüht, wodurch eine Oberflächenvergrößerung und somit eine gute Entgasung eintritt.
Aus EP 297 850 A1 ist bekannt, im Einlaufrüssel mehrere Kanäle umfangsseitig anzuordnen, die in zwei Gruppen unterteilt werden, wobei eine Gruppe mit Gas unter hohem Druck und eine Gruppe mit Gas unter niedrigem Druck beaufschlagt wird. Auf diese Weise sollen die zugeführten Gasströme unterschiedlich tief in die durch den Rüssel geführte Metallschmelze eindringen und eine gleichmäßige Begasung der Metallschmelze über den Rüsselquerschnitt ermöglichen.
Aus der Literatur: Modeling of Two-Phase in RH Vacuum Degassing Vessel with the Effect of the Rotation Magnetic Field, AISTech 2004 Proceedings, Volume 1, pp. 1125–1133; Baokuan Li et al. (PRC) ist die Beeinflussung der Strömung durch ein Magnetfeld bekannt.
Diese Lösung zur magneto-hydrodynamischen Beeinflussung der Schmelzenströmung sieht ein wassergekühltes Bauteil unter dem RH-Gefäßboden vor. Diese Bauform ist zu groß für eine technische Anwendung. Darüber hinaus stellt die Wasserkühlung ein Sicherheitsrisiko dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Strömungsverhältnisse innerhalb des Einlaufrüssels zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen, der
dadurch gekennzeichnet ist,
dass über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen sind, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und
dass stromaufwärts dieser Röhrchenspüler jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen sind, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.
Der Kern der Erfindung besteht somit in der Realisierung einer passiven Strömungsführung im Einlaufrüssel der RH-Anlage.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die im Einlaufrüssel einer RH-Anlage aufsteigende Schmelze und die emulgierten Inertgasblasen durch eine passive Strömungsführung homogenisiert werden.
Die passive Strömungsbeeinflussung unterscheidet sich von der aktiven Strömungsbeeinflussung (z. B. Einblasen von Gas) dadurch, dass das Primärfluid ausschließlich durch formgebende Maßnahmen beeinflusst wird.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine spezielle Formgebung der Feuerfestausmauerung in axialer Richtung des Einlaufrüssels. Die Ausmauerung erfolgt von der Einlaufseite her – also von unten nach oben – durch mehrere, um einen bestimmten Winkel verdrehte und in die Schmelze hineinragende, rillenartige Leitformen. Diese Leitformen reichen in den Einlaufrüssel hinein und induzieren im aufsteigenden Mehrphasengemisch aus Schmelze und Gasblasen einen Drall.
Infolge dessen werden die Gasblasen von der Feuerfestwand weg in Richtung der Achse des Einlaufrüssels transportiert. Es findet eine Vergleichmäßigung des charakteristischen Strömungsprofils statt. Dieser Vorgang ist mit einer intensiveren Vermischung im Einlaufrüssel verbunden.
Zwischen den Zugabestellen des Inertgases (Röhrchenspüler), werden verdrillte Leitformen aus Feuerfestmaterial installiert. Die Anzahl der Leitformen richtet sich nach der Anzahl der Röhrchenspüler.
Die Leitformen mit der Dicke D, der Tiefe T und dem Radius R werden von unten nach oben, also in Richtung der Rüssellängsachse, um einen Winkel α verdreht. Vorzugsweise Größenordnungen für diesen Winkel liegen zwischen 20° und 45°.
Dadurch wird den zwischen den Leitformen aufsteigenden Gasblasen eine spiralförmige Bewegung aufgezwungen, die großräumig betrachtet zu einer Vergleichmäßigung des radialen Strömungsprofiles führt.
Infolge der induzierten Wirbelbildung steigen die Gasblasen nicht mehr nur in Wandnähe, sondern nun verstärkt auch in der Mitte des Einlaufrüssels auf.
Als Folge dessen wird die bisher bekannte Überhöhung der Schmelze über dem Einlaufrüssel im RH-Gefäß reduziert. Die hierdurch eingesparte potentielle Energie wird in kinetische Energie umgesetzt. Als Folge dessen kann die Behandlungs- bzw. Umlaufzeit der Schmelze reduziert werden. Darüber kann eine Reduzierung der Bauhöhe der RH Gefäße angenommen werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass sich die Behandlungs- bzw. Umlaufzeit in der RH-Anlage infolge der besseren Homogenisierung des Mehrphasengemisches aus Schmelze und Gasblasen reduzieren lässt. Höhere Gasmengen könnten angewendet werden, wodurch die Kinetik der Metallurgie verbessert werden kann. Folglich wird die Produktivität der RH-Anlage gesteigert.
Die Erfindung soll nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 perspektivisch einen mit Leitformen versehenen Teilabschnitt eines Einlaufrüssels und
2 einen entsprechenden Querschnitt.
Wie ersichtlich, sind die Leitformen mit einer Dicke D, einer Tiefe T und einem Radius R in Längsrichtung des Rüssels verdrillt, und zwar um einen Winkel α.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 297850 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Modeling of Two-Phase in RH Vacuum Degassing Vessel with the Effect of the Rotation Magnetic Field, AISTech 2004 Proceedings, Volume 1, pp. 1125–1133; Baokuan Li et al. (PRC) [0004]

Claims

Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen sind, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und dass stromaufwärts dieser Röhrchenspüler jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen sind, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.
Einlaufrüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitformen aus Feuerfestmaterial bestehen.
Einlaufrüssel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitformen eine Dicke D, eine Tiefe T und einen Radius R aufweisen und in Richtung der Rüssellängsachse, um einen Winkel α verdreht sind.
Einlaufrüssel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen 20° und 45° beträgt.